Микроконтроллеры. Платформа Arduino UNO

1. Микроконтроллеры платформа Arduino UNO

2. Arduino UNO

• Открытая (для всех), простая платформа для разработки «железяк».
• Включает микроконтроллер (ATmega328P
http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf)
• Стандартный набор аппаратных средств (USB чип+интерфейс, порты
ввода-вывода, кварцевый резонатор, резисторы, конденсаторы и т.д.)
Порты (пины)
USB чип
Ввода-вывода
интерфейс
с USB
ATmega328P
Микроконтроллер

3. Arduino UNO

14 дискретных портов ввода/вывода (digital
input/output). 0 или 1, т.е. 0 или 5 вольт.
Некоторые пины способны выполнять
специфические функции. Например, пины 0 и 1 –
последовательный интерфейс; 3 – ШИМ
модуляция
Интерфейс с
USB
для
взаимодействия
с ПК
Дополнительный
вход для
питания, можно
питать от USB
МК – мозг системы
Обработка информации
Питание Vdd +
GND (земля)
6 аналоговых входов
(analog inputs)

4. Взаимодействие с внешним миром

5. Взаимодействие с внешним миром

6. Микроконтроллер

32кБ
1кБ
2кБ

7. Микроконтроллер

Язык высокого уровня
(ЯВУ)
КОМПИЛЯТОР
HEX Файл
(01100111101010101)
Микроконтроллер
АналогоЦифровые
преобразователи
Analog to Digital
Converters (ADC)
CPU
(Central Processing
Unit)
Memory
(память)
HEX файл 010010101011110101010 ->

8. Передача программы в микроконтроллер

HEX файл
USB интерфейс

9. Программаторы ATMEL, параллельный LPT порт

ПУТЬ ВОИНА!

10. Среда программирования Arduino IDE

Программа для МК,
написанная на Arduino IDE,
называется скетчем.
void setup(){ какой-нибудь код }
– процедура инициализации,
повторяется один раз при
запуске скетча.
void loop(){ какой-нибудь код }
– процедура, выполняемая
бесконечно (в бесконечном
лупе).

11. Мигание светодиодом

• Будем мигать светодиодом, подключенным к 13 пину
микроконтроллера (МК). На плате уже имеется светодиод,
подключенный к данному пину.

12. Мигание светодиодом

void setup() {
pinMode(13, OUTPUT); // initialize digital pin 13 as an output.
}
void loop() {
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000);
// wait for a second
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage
LOW
delay(1000);
// wait for a second
}

13. Взаимодействие с ПК

• Порт ПК предназначен для обмена информацией
между устройствами, подключен
• Последовательный порт — сленговое название
интерфейса стандарта RS-232 (девятипиновый COM
порт), которым массово оснащались персональные
компьютеры. Последовательным данный порт
называется потому, что информация через него
передаётся по одному биту, бит за битом (в отличие от
параллельного порта).
• Параллельный порт — тип интерфейса, разработанный
для компьютеров (персональных и других) для
подключения различных периферийных устройств. Он
также известен как принтерный порт (LPT 25 пиновый)
или порт Centronics. В настоящее время USB и Ethernet
эффективно заменили параллельный порт.

14. Передача данных по последовательному порту

int OutPin=13;
int val;
void setup() {
Serial.begin(9600);//Передача на скорости 9600 бит/c
pinMode(OutPin,OUTPUT);//13 порт в режим вывода
}
void loop() {
if(Serial.available()){//Если принят символ
val=Serial.read();//Считываем и сохраняем в val
if(val=='H'){//Принят символ H
digitalWrite(OutPin,HIGH);//LED ON
Serial.println("LED ON");}//Отправляем на ПК «LED ON»
if(val=='L'){//Принят символ L
digitalWrite(OutPin,LOW);//LED OFF
Serial.println("LED OFF");} } } //Отправляем на ПК «LED OFF»
Обратить
внимание на
мигание
светодиодов TX и
RX, которые
соответствуют
передаче (TX) и
приему (RX)
данных.

15. Эксперименты без «железа»

• Подключение «чего-либо» к компьютеру всегда
сопряжено с риском сжигания «чего-либо», порта или
компьютера.
• Существует большое количество эмуляторов Arduino
UNO, которые позволяют работать с Arduino без риска
сжечь «что-либо».
• Наиболее продвинутым и бесплатным является
эмулятор 123dcircuits https://123d.circuits.io/

16. Без «железа». Мигающий светодиод

17. Без «железа». Мигающий светодиод

Светодиод на схеме загорается
одновременно со светодиодом
на макетной плате

18. Без «железа». Сжигание светодиода

Если установить
сопротивление
токоограничивающ
его резистора
равным 1 Ом, то
программа
предупредит об
опасности такого
режима работы

19. Передача данных по последовательному порту

20. Домашнее задание

•Зарегистрироваться на сайте
https://123d.circuits.io/
•Собрать и поэкспериментировать со схемами:
•Мигающий светодиод
•Передача данных по последовательному
порту
• Изучить материал презентации